ОРДЕНА ТРУДОВОГО НРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСНИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ НОНСТРУНЦИЙ им. В.А. НУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИНЖЕНЕРНОГО И ВСТРОЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

МООНВА-1984

Рекомендованы к изданию решением секции "Сейсмо -стойкость сооружений" Научно-технического совета ЦНИИСК им. Кучеренко.

Рекомендации по расчету на сейсмические воздействия инженерного и встроенного технологического оборудования/ ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.; ЦНИИСК им. Кучеренко,

1984, с. 12 *

Рекомендации разработаны в соответствии с програм -мой научных исследований по проблеме 0.74.03 на 1981-1985 гг. и планами научно-исследовательских работ Гос -строя СССР на 1981-1985 гг.

Рекомендации содержат указания по определению сей -смических нагрузок на элементы и системы инженерного и технологического оборудования, опирающиеся на конструк -ции зданий, а также по креплению оборудования к несущим конструкци ям.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных, научно-исследовательских и учебных институтов.

Рекомендации разработаны ЦНИИСК им. Кучеренко (канд. техн.наук Л.Ш.Килимником и инж. Е.И.Наклоновой) с учетом предложений Атомтеплоэлектропроекта и Радиотехни -ческого института АН СССР.

Предложения и замечания по Рекомендациям направ -лять по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6. Центр исследования в области сейсмостойкости зданий и других сооружений ЦНИИСК им. Кучеренко.

Ил. 2

©ЦНИИ строительных конструкций им. В.А.Кучеренко, 1984

4. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРИЕМО i-СДАТОЧНЫМ ИСПЫТАНИЯМ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТАНОВОК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, УСТАНАВЛИВАЕМОГО В СЕЙСМОСТОЙКИХ ЗДАНИЯХ (СООРУЖЕНИЯХ)

4.1* Необходимость проведения приемо-сдаточных испытаний элементов и установок технологического оборудования на нагрузки типа сейсмических устанавливается специальными техническими требованиями и указаниями.

4.2.    Целью испытаний элементов и установок оборудо -вания^на нагрузки типа сейсмических является проверка их способности сохранять прочность (вибропрочность) и работоспособность (виброустойчивость) при сейсмических воздействиях. Испытания проводятся по специальным программам, утверждаемым соответствующими министерствами и ведом -ствами.

4.3.    Параметры колебаний сейсмоплатформ и вибростендов при испытаниях (амплитуды ускорений, скоростей и пе -ремещений, диапазоны частот, длительность и последовательность различных этапов испытаний) назначаются, исходя из технологических требований, а также на основании определения расчетных сейсмических нагрузок на оборудование и си -стемы их крепления к несущим конструкциям (см. раздел 2)-

9

Приложение

НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ РАСЧЕТНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПО п. 2.3 б,в

Схемы, представленные на рис. 1, относятся к оборудованию, сейсмические нагрузки для которого определяются по п. 2.3 б рекомендаций (коммутационное, электротехни -ческое, радиотехническое оборудование, а также оборудова -ние трансформаторных станций).

определении расчетных сейсмических нагрузок по п. 2.3 б (гибкое крепление);

1 - оборудование; 2 - упругие элементы (амортизаторы); 3 - перекрытие;

4 - демпферы вязкого трения; 5 - зазор* б - упоры; 7 - гибкие элементы (растяжки); 8 - катковые опоры

Расчетные схемы, показанные на рис. 2 , а,б,в, могут быть использованы для определения расчетных сейсмических нагрузок на оборудование по п. 2.3 в рекомендаций (прови-

10

сающее технологическое оборудование, инженерное оборудование промышленных зданий, а также подвесное оборудова -ние трансформаторных станций).

Схема, показанная на рис. 2 г, используется для расчета сооружений при большом соотношении массы несущих конструкций и подвешенной массы (примерно равным 1). В этом случае целесообразно применять модели, учитывающие пространственный характер движения масс и сейсмического воздействия. Схема (рис. 2 г) относится к классу упругогравитационных систем, движение масс которых определяется восстанавливающими силами упругого и гравитационного си -ловых полей.

11

Литература к приложению:

1.    Поляков С.В., Николаенко Н.А.., Назаров Ю.П. Оценки интенсивности и спектрального состава компонентов векторов сейсмического воздействия. - Строительная

механика и расчет сооружений, 1983, № 1.

2.    Назаров Ю.П. Упруго-гравитационные колебания сооружений с подвешенной массой при сейсмическом воздействии. - Строительная механика и расчет сооружений,

1984, ho 4.

3.    Назаров Ю-П., Аюнц В.А., Джинчвелашвили Г. - Численные параметры векторов сейсмического воздействия Газ-лийского землетрясения 1976 года. - Строительная механика и расчет сооружений, 1984, Ns 2.

12

СОДЕРЖАНИЕ

1.    Общие положения...............

2.    Рекомендации по определению расчетных сейсмических нагрузок на оборудование

и его крепление...............

3.    Рекомендации по креплению оборудования

к несущим конструкциям зданий (сооружений)

4.    Общие требования к приеме -сдаточным испытаниям элементов и установок технологического оборудования, устанавливаемого

в сейсмостойких зданиях (сооружения) Приложение. Некоторые рекомендуемые расчетные схемы при определении расчетных сейсмических нагрузок по п. 2.3. б,в.........

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Рекомендации разработаны в развитие    главы

СНиП П-7-81 * Строительство в сейсмических районах'' и распространяются на проектирование и крепление отдельных, требующих специальных мер по сейсмозащите, установок систем инженерного оборудования (водоснабжения, аварийного пожаротушения, теплогазоснабжения, вентиляции и др.), а также встроенного технологического оборудования зданий, возводимых в районах с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов.

К встроенному технологическому оборудованию относятся приборы и установки, размещаемые внутри зданий и опирающиеся на несущие конструкции зданий или прикрепляемые к ним.

Настоящие рекомендации не распространяются на обо рудование, установленное на изолированных фундаментах на грунте и не связанное с несущими конструкциями зданий и сооружений, а также на трубопроводы.

1.2.    Общие требования к сейсмозащите оборудования^ том числе его номенклатуре и типам, устанавливаются на основании технологических и других требований.

Примечание. Дополнительные требования по расчету на сей -

смические воздействия встроенного технологи -ческого оборудования АЭС устанавливаются специальными нормативными и инструктивными документами.

1.3.    К мероприятиям по сейсмозащите инженерного и встроенного технологического оборудования зданий относятся:

-    обеспечение в необходимых случаях надежной работы и безопасности оборудования во время и (или) после рас -четного сейсмического воздействия;

-    разработка мероприятий, направленных на снижение расчетных сейсмических нагрузок на оборудование, конст -рукции зданий, к которым они крепятся, а также элементы крепления оборудования;

-    предотвращение взаимного соударения установок оборудования между собой и с конструкциями зданий.

1

1.4. На зданиях и других сооружениях со специальным и дорогостоящим оборудованием рекомендуется устанавливать станции инженерно-сейсмометрической службы (ИСС), предназначенные для изучения действительной работы оборудования и несущих конструкций сооружений и накопления исход -ной информации о параметрах их колебаний при интенсивных сейсмических воздействиях.

В случае необходимости, сейсмоприемники, входящие в состав ИСС, могут быть использованы для отключения от -дельных систем элементов оборудования при сейсмических воздействиях расчетной интенсивности.

Затраты на установку ИСС включаются в сметную стоимость строительства зданий и других сооружений.

Организация станций ИСС осуществляется в соответствии с требованиями *Руководства по сбору, обработке и использованию инженерно-сейсмометрической информации* (М., Стройиздат, 1980) с учетом специальных технологических требований.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ОБОРУДОВАНИЕ И ЕЮ КРЕПЛЕНИЕ

2.1.    Расчет установок и элементов встроенного инже -нерного и технологического оборудования на сейсмические воздействия производится на основании предварительно вы -полненного расчета несущих конструкций зданий или путем совместного анализа оборудования и несущих конструкций.

2.2.    По степени ответственности, необходимости функционирования при ликвидации последствий землетрясений и для обеспечения нормальной эксплуатации зданий после землетрясения установки встроенного инженерного и технологического оборудования подразделяются на две группы.

К первой группе относится основное оборудование, выход из строя которого может привести к значительному материальному ущербу:

-    системы пожарной безопасности (спринклерные и дренчерные системы, пожарные краны - гидранты);

-    отдельные системы электроснабжения и газоснабжения (оборудование, использующее горючие и высокотемпературные источники энергии);

2

-    системы оборудования, не допускающие остановки технологического процесса;

-    системы оборудования, повреждение которых ведет к утечке токсичных продуктов;

-    системы механической вентиляции для удаления ток -сичных вредных веществ;

-    системы связи (АТС, узлы связи).

Ко второй группе относятся второстепенные системы оборудования, выход из строя которых оказывает незначи -тельное влияние на последующую эксплуатацию зданий и непрерывность технологического процесса:

-    каналы и воздуховоды, чердачные короба и шахты естественной вентиляции;

-    системы кондиционирования воздуха в жилых и об -щественных зданиях;

-    системы встроенного инженерного и технологического оборудования, повреждение которых не прерывает технологи -ческого процесса.

2.3. По степени взаимодействия с несущими конструк -циями зданий и сооружений оборудование подразделяется на:

а)    оборудование, установленное на изолированных фун -даментах на грунте и не связанное с несущими конструкци -ями зданий и сооружений (оборудование этого типа в настоящих рекомендациях не рассматривается);

б)    оборудование, установленное на перекрытиях (несущих конструкциях) здания и оказывающее незначительное влияние на динамические характеристики зданий и сооруже -ний (при отношении массы оборудования к массе от посто -янных и временных нагрузок, сосредоточенных в уровне установки оборудования, менее 0,3 и высоте оборудования не более 0,25 высоты соответствующего этажа}; в зависимости от типа крепления указанное оборудование может быть жестким или гибким (см. п.3.1)^

в)    оборудование, установленное на перекрытиях (несущих конструкциях) или проходящее через них и оказывающее существенное влияние на динамические характеристики зда -ний и сооружений (изменение периодов собственных колебаний на 30 и более процентов, форм колебаний, схем прост -ранственного деформирования).

3

2.4.    Расчетные сейсмические нагрузки на оборудова -ние и элементы его крепления следует определять:

а)    в соответствии с указаниями п.2.6, рекомендаций;

б)    с использованием инструментальных записей ускорений основания при землетрясении.

При расчетах по п.б необходимо учитывать возможность развития неупругих деформаций конструкций зданий и соору -жений, а также распределение масс и жесткостей установок оборудования, особенности его крепления к конструкциям сооружений.

Расчет по п. а следует выполнять для обеих групп оборудования, установленного в зданиях и сооружениях.

Расчет по п. б следует выполнять при проектировании оборудования первой группы по п.2.2 рекомендаций, уста -навливаемого в особо ответственных сооружениях.

2.5.    Сейсмические воздействия могут иметь любое направление в пространстве.

При расчете оборудования простой геометрической формы, устанавливаемого в зданиях и сооружениях, расчетные сейсмические нагрузки следует принимать действующими горизонтально или вертикально в направлении продольной и поперечной, а также вертикальной осей здания. Действие сейсмических нагрузок в указанных направлениях следует учи -тывать раздельно.

При расчете оборудования сложной геометрической формы, оси симметрии которого не совпадают с осями здания или сооружения, следует учитывать наиболее опасные для элементов оборудования или их крепления направления дей -ствия сейсмических нагрузок.

2.6.    Расчетные сейсмические нагрузки на оборудование

типа б по п. 2.3 рекомендаций определяются на основе предварительно выполненного расчета здания или сооружения, в котором оно установлено.    ^

Расчетная сейсмическая нагрузка    на жесткое обо

рудование в выбранном направлении, приложенная к оборудованию, которое размещается в точке к расчетной модели здания, и соответствующая ь -му тону собственных колебаний зданий или сооружения, определяется по формуле

'С* “    S_oLw

4

где К-, и К₉ - коэффициенты, определяемые Д-7-81,:

К^ - коэффициент, учитывающий степень ответственности оборудования и принимаемый равным 1 для оборудования первой группы по п.2.2 рекомендаций, и равным 0,3 - для оборудования второй группы

® к A К у £ i_K у

где    - вес оборудования, отнесенного к точке к: г

А? Кш, (5* и 5? •    “    коэффициенты,    принимаемые по

п.2.5 СНиП П-7-81 при расчете здания и сооружения, в котором установлено оборудование. Примечание. Значения коэффициента разрешается уточ -нить по согласованию с утверждающей проект организацией.

Расчет тяжелого жесткого оборудования, устанавливаемого на первом этаже, и его крепления следует выполнять с учетом горизонтальной сейсмической нагрузки, вычисляв -мой по формулам (1) и (2) при    =5.

Расчетная сейсмическая нагрузка ^ lie ^на гибкое оборудование определяется по формуле (1), при этом

<2а)

где    -    коэффициент    динамичности    оборудования,    за    -

висящий от соотношения между основным периодом собст -венных колебаний оборудования Т ^ относительно перекры -тия (конструкции), к которому оно крепится, и периодом собственных колебаний здания Т* , и принимаемый равным

J¹ об ^{=1 при г}об ^/    ^    °*^6    и    W    ^Т1    ^{> 1}>⁴*

⁼³ при °>⁸ < Tog / T_t ^    1,2,

в остальных случаях jS_Qg принимается по линейной интерполяции.    ₀g

2.7. Расчетная сейсмическая нагрузка S*_K считает -ся приложенной к центру масс оборудования. От этой на -

грузки в элементах оборудования и его крепления к конструкциям следует определять усилия (поперечные и продольные силы, изгибающие и опрокидывающие моменты, напря -жения от них и т.п.).

Расчетные значения сил, моментов и напряжений еле -дует определять по формуле

■S-Ygjif,    о»

где    - значения усилия или напряжения в рассматрива -

емом сечении, вызванных сейсмическими нагрузками ^ tic * соответствующими I -й форме колебаний,

- число учитываемых в расчете форм колебаний.

2.8.    Расчетные сейсмические нагрузки на оборудова -ние типа по п.2.3 рекомендаций определяются на основе совместного динамического расчета оборудования и здания или сооружения, в котором оно установлено.

При этом расчетная схема принимается с учетом особенностей распределения масс и жесткостей оборудования, наличия дополнительных элементов вязкого и сухого трения, а также крепления оборудования к несущим конструкциям здания или сооружения.

Некоторые рекомендуемые расчетные схемы приведены в приложении 1.

2.9.    При расчете по п. 2.8 расчетные сейсмические нагрузки на оборудование определяются по формулам (1) и (2) с учетом форм связанных колебаний системы "здание — оборудование".

2.10.    При расчете по п. 2.4 б расчетные сейсмические нагрузки на оборудование определяются на основе вре -менного динамического анализа системы "здание (сооружение) - оборудование" с использованием инструментальных записей колебаний основания при землетрясении.

Примечание. Указанный динамический анализ рекомендуется

выполнять совместно с научно-исследователь -ской организацией, специализирующейся в области сейсмостойкости сооружений.

2.11.    В качестве приближенной оценки при расчете по п. 2.4 б допускается определять сейсмические нагрузки на оборудование по формуле ²

^    jb₀5 Q_K a, *

где CL^- максимальная амплитуда спектра ускорений (в

долях от ^    )    перекрытия (конструкции), к

которым крепится оборудование, определяемого на основании динамического расчета здания как упругой системы с использованием инструмен -тальной записи колебаний основания и последующего преобразования временного процесса колебаний к спектральному виду.

Значения остальных коэффициентов в формуле (4) при -нимаются по п. 2.6, кроме К^=1.

2.12. Расчет оборудования с учетом сейсмического воздействия, как правило, производится по предельным со -стояниям первой группы. При расчетах по п.п.2.8 и 2.10 допускается проводить расчет по второй группе предельных состояний (появления больших перемещений, проскальзыва -ния, отрыва от опорных поверхностей и т.п.). Значения параметров предельных состояний второй группы устанавливаются на основании технологических и других специальных требований к функционированию оборудования во время и (или) после расчетного сейсмического воздействия.

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КРЕПЛЕНИЮ ОБОРУДОВАНИЯ К НЕСУЩИМ КОНСТРУКЦИЯМ ЗДАНИЙ (СООРУЖЕНИЙ)

3.1.    Крепление оборудования к несущим конструкциям зданий (сооружений) может осуществляться жестко (с по -мощью сварки, болтов, поясов замоноличивания) или гибко, податливо (с применением гибких вставок и подвесов, си -стем сейсмоизоляции, амортизаторов, компенсаторов относительных удлинений, скользящих прокладок, фрикционных болтовых соединений и др.).

Выбор типа крепления определяется, прежде всего, технологическими требованиями к работе оборудования.

3.2.    С целью снижения сейсмических нагрузок на оборудование, повышения степени его сейсмозащиты и расширения областей применения в сейсмических районах стан-

7

дартного оборудования, серийно выпускаемого завода ми-изготовителями, рекомендуется применять податливое крепление к несущим конструкциям, в том числе с использованием средств активной сейсмозащиты (системы сейсмоизоляции, подвесов, скользящих прокладок, гасителей колебаний и др.). Новые типы крепления оборудования рекомендуется экспериментально проверять.

3.3.    Схема крепления оборудования к несущим конст -рукциям здания должна обеспечивать работу установок оборудования при сейсмических воздействиях в соответствии с принятой в проекте расчетной схемой.

Замена типа крепления или его усиление допускаются только после проведения соответствующих проверочных расчетов.

3.4.    Оборудование следует устанавливать, как прави -ло, на конструкции, являющиеся основными несущими эле -ментами здания, или специально устраиваемые фундаменты, постаменты и др., опирающиеся или связанные с основными несущими элементами (ригелями и балками перекрытий, колоннами, несущими конструкциями покрытия).

3.5.    При жестком креплении оборудования к несущим конструкциям необходимо обеспечивать тщательную анкеровку закладных деталей в бетоне несущих конструкций.

Анкерные болты для крепления оборудования необходимо надежно заделывать в монолитные пояса или в швы между плитами. Рекомендуется применять болты с шайбами с обоих концов, охватывающие сечение бетона по всей высоте (толщине) плит перекрытия.

3.6.    Для гибких подвесов рекомендуется предусматривать устройства, обеспечивающие возможность поворота в узлах и соединениях, принимаемых шарнирными в расчетной схеме.

8

1

2